(57)【要約】【課題】圧力センサ等の気圧測定装置を追加装備することなく、測定環境に応じた正確なガス測定値を得る。【解決手段】測定部１２は、被測定ガスの所定パラメータについて測定値を得る。標高取得部１４は、設置場所の標高を示す標高情報を取得する。気圧算出部１５は、前記標高情報に基づいて前記設置場所における気圧を算出する。補正部１３は、前記気圧の算出値に基づいて前記測定値を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスの所定パラメータについて測定値を得る測定部と、
設置場所の標高を示す標高情報を取得する標高取得部と、
前記標高情報に基づいて前記設置場所における気圧を算出する気圧算出部と、
前記気圧の算出値に基づいて前記測定値を補正する補正部とを備える、ガス測定装置。
【請求項２】
複数の地理的位置と、当該複数の地理的位置の各々における標高とを含むデータベースが記憶された記憶部を更に備え、
前記標高取得部は、選択された前記複数の地理的位置の一つにおける標高を前記標高情報として取得する、請求項１に記載のガス測定装置。
【請求項３】
前記データベースは、前記複数の地理的位置の各々について気温情報を含んでおり、
前記気圧算出部は、更に前記気温情報に基づいて前記気圧を算出する、請求項２に記載のガス測定装置。
【請求項４】
前記標高情報は、ＧＰＳ装置を通じて取得されたものである、請求項１から３のいずれか一項に記載のガス測定装置。
【請求項５】
前記標高取得部は、前記ＧＰＳ装置を備える、請求項４に記載のガス測定装置。
【請求項６】
前記標高取得部は、外部に設置されたＧＰＳ装置が取得した前記標高情報を通信により取得する通信部を備える、請求項４に記載のガス測定装置。
【請求項７】
前記被測定ガスは、酸素ガス、二酸化炭素ガス、麻酔ガス、笑気ガスのいずれかである、請求項１から６のいずれか一項に記載のガス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定ガスの所定パラメータを測定するガス測定装置に関する。特に被測定者の呼吸ガス中の特定成分の濃度を測定するガス測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療現場等において呼吸管理を要する患者（被測定者）の呼吸をモニタするための様々な機器や方法が提案されている。例えばカプノメトリ（capnometry）と呼ばれる方法は、被測定者の呼気に含まれる二酸化炭素の分圧、すなわち呼気中の二酸化炭素濃度の経時的な変化を測定することにより、被測定者の呼吸状態を把握する方法として知られている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−１３１４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の測定値は大気圧の変動の影響を受けて変化することが知られている。例えば標高の低い場所と高い場所とでは、ある特定の状態を指す測定値に変化が生ずる。したがって得られた測定値から被測定者の状態を正確に把握できないという事態が生じうる。
【０００５】
特許文献１に記載の構成においては、圧力センサを設けて測定環境における大気圧を測定し、測定された大気圧に基づいてガス濃度の測定値を補正している。この構成によれば正確な測定値を得ることができるが、圧力センサ等の気圧測定装置をガス濃度測定装置に加えて装備する必要があり、装置の大型化やコスト上昇の要因となる。
【０００６】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、圧力センサ等の気圧測定装置を追加装備することなく、測定環境に応じた正確なガス測定値を得ることが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明によれば、被測定ガスの所定パラメータについて測定値を得る測定部と、設置場所の標高を示す標高情報を取得する標高取得部と、前記標高情報に基づいて前記設置場所における気圧を算出する気圧算出部と、前記気圧の算出値に基づいて前記測定値を補正する補正部とを備える、ガス測定装置が提供される。
【０００８】
複数の地理的位置と、当該複数の地理的位置の各々における標高とを含むデータベースが記憶された記憶部を更に備え、前記標高取得部は、選択された前記複数の地理的位置の一つにおける標高を前記標高情報として取得する構成としてもよい。
【０００９】
ここで前記データベースは、前記複数の地理的位置の各々について気温情報を含んでおり、前記気圧算出部は、更に前記気温情報に基づいて前記気圧を算出する構成としてもよい。
【００１０】
前記標高情報は、前記標高取得部が備えるＧＰＳ装置を通じて取得する構成としてもよい。または、外部に設置されたＧＰＳ装置が取得した前記標高情報を、前記標高取得部が備える通信部が通信により取得する構成としてもよい。
【００１１】
前記被測定ガスとしては、酸素ガス、二酸化炭素ガス、麻酔ガス、笑気ガスのいずれかとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、ガス測定値の比較的大きな変動要因である気圧を、ガス測定装置の設置場所の標高に基づいて算出する。よって気圧センサのような測定装置を追加装備することなく、得られた正確な測定値から被測定者の状態を的確に把握することができる。
【００１３】
複数の地理的位置と、当該複数の地理的位置の各々における標高とを含むデータベースを記憶しておけば、当該複数の地理的位置の一つを選択することによって容易に標高情報を取得することができる。
【００１４】
データベースが複数の地理的位置の各々について気温情報を含む構成の場合、ガス測定装置の設置場所の気圧をより正確に算出することができる。当該気温情報がガス測定装置の使用時に応じたものであれば、気圧算出の正確性をより向上させることができる。
【００１５】
標高情報をＧＰＳ装置が取得する構成とすれば、ユーザが地理的位置の一つを選択する必要がなくなり、標高情報の取得および測定値の補正をより簡易かつ自動的に遂行することができる。当該ＧＰＳ装置が標高情報を取得可能であれば、上記のデータベースを省略することができる。
【００１６】
ＧＰＳ装置が外部に設置され、当該ＧＰＳ装置が取得した標高情報を通信により取得する通信部を標高取得部が備える構成とすれば、単一のＧＰＳ装置を複数のガス測定装置で共有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガス測定装置を示す機能ブロック図である。
【図２】図１のガス測定装置における測定部の構成を模式的に示す図である。
【図３】図１のガス測定装置におけるデータベースの内容を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るガス測定装置を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るガス測定装置を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るガス測定装置を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態を添付の図面を参照しつつ以下詳細に説明する。
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係るガス測定装置１を図１に示す。ガス測定装置１は、例えば呼吸管理を要する患者等の被測定者の呼気中に含まれる二酸化炭素ガスの濃度（被測定ガスの所定パラメータ）を経時的に測定することにより、当該被測定者の呼吸状態をモニタするための装置である。
【００２０】
図１に示すように、ガス測定装置１は、測定部１２、補正部１３、標高取得部１４、気圧算出部１５、入力部１６、記憶部１７、および表示部１８を備えている。
【００２１】
図２に測定部１２の構成を模式的に示す。測定部１２は、エアウェイ２１、発光素子２２、受光素子２３、および濃度算出部２４を備えている。
【００２２】
エアウェイ２１は、被測定者に装着された気管チューブに接続されることにより、その一端が被測定者の気管に連通されて被測定者の呼吸気が通過可能とされる。エアウェイ２１の他端は、エアバックや人工呼吸器等の外部機器にチューブ等の呼吸回路を介して接続される。なおエアウェイ２１は、被測定者の呼吸気が通過可能であれば必ずしも気管チューブに接続される必要はない。すなわち本発明は気管チューブを使用しない被測定者（挿管されていない被測定者）にも適用しうる。
【００２３】
装着時において発光素子２２および受光素子２３は、エアウェイ２１を挟んで対向するように配置される。
【００２４】
発光素子２２は、赤外光のうち、特に二酸化炭素ガスによる吸収度が高い波長を有する光を発光するように構成されている。発光素子２２に電力を供給する構成については図示を省略している。
【００２５】
受光素子２３は、発光素子２２から出射され、エアウェイ２１を通過した光を受光可能な位置に受光面を有している。受光素子２３は、受光面により受光された光の強度に応じた電圧の信号を出力する。
【００２６】
エアウェイ２１内に存在する二酸化炭素ガスの濃度が高いほど、発光素子２２から出射されてエアウェイ２１を通過する光の吸収率が高くなり、受光素子２３の受光面により受光される光の強度は小さくなる。したがって被測定者の呼気中に含まれる二酸化炭素ガスの濃度が高いほど、受光素子２３から出力される信号の電圧は低くなる。
【００２７】
濃度算出部２４は、受光素子２３より入力された信号の電圧値から二酸化炭素ガスの濃度を算出し、測定値を得る。濃度算出部２４により得られた測定値は補正部１３へ出力される。
【００２８】
なお測定値としては二酸化炭素ガスの濃度に対応した値をとる二酸化炭素ガス分圧を得ることとしてもよい。受光素子２３の出力信号から二酸化炭素ガスの濃度または分圧の測定値を得る手法は公知であるため、詳細な説明を省略する。
【００２９】
上記の測定値は気圧や気温の影響を受けて変化する。よって被測定者の状態を正確に示す値が測定者への表示に供されるためには、測定環境に応じて測定値を補正し、気圧や気温の影響を除去する必要がある。
【００３０】
そこで本実施形態においては、標高取得部１４がガス測定装置１の設置場所の標高を示す標高情報を取得し、気圧算出部１５が当該標高情報に基づいて当該設置場所における気圧を算出し、補正部１３が当該気圧の算出値に基づいて、測定部１２の濃度算出部２４より入力された測定値を補正する構成とされている。
【００３１】
入力部１６は標高取得部１４と通信可能に接続されており、ユーザがガス測定装置１の設置場所を示す地理的位置情報を入力するためのものである。地理的位置情報としては、住所、郵便番号、電話番号、緯度経度等が例として挙げられる。
【００３２】
記憶部１７は標高取得部１４と通信可能に接続されており、ユーザが入力部１６を通じて入力した地理的位置情報が標高取得部１４より送信される構成とされている。
【００３３】
記憶部１７はデータベース３１を備えている。図３に示すようにデータベース３１は、複数の地理的位置と、当該複数の地理的位置の各々における標高と平均気温の対応関係を予め記憶している。
【００３４】
記憶部１７に標高取得部１４から地理的位置情報が入力されると、図示しない制御部がデータベース３１内を検索し、当該地理的位置情報に対応する地理的位置を選択する。制御部は、選択された地理的位置に対応する標高および平均気温を、標高情報および気温情報として記憶部１７から標高取得部１４へ出力させる。
【００３５】
なお上記の気温情報は、ガス測定装置１の使用時に応じた平均気温に自動または手動により変更可能としてもよい。この場合、データベース３１内において、各地理的位置に複数の平均気温が対応付けられるのが望ましい。
【００３６】
例えばユーザが「Ａ県Ｂ市Ｃ町」という住所を入力部１６を通じて入力すると、当該住所を示す地理的位置情報が標高取得部１４を経由して記憶部１７に入力される。次いで制御部がデータベース３１を検索する。「Ａ県Ｂ市Ｃ町」に対応する地理的位置が図３におけるＬ２として選択されると、Ｌ２に対応する標高情報Ｈ２（例えば標高１８００ｍ）および気温情報Ｔ２（例えば１８°Ｃ）が記憶部１７から標高取得部１４へ出力される。
【００３７】
標高取得部１４は、記憶部１７から取得した標高情報および気温情報を気圧算出部１５へ出力する。気圧算出部１５では、次式に基づいてガス測定装置１の設置場所における気圧Ｐ［ｈＰａ］を算出する。
【００３８】
【数１】
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【００３９】
ここでＰ０は標高０ｍにおける気圧（１０１３．０［ｈＰａ］）、ｈは現在地の標高［ｍ］、Ｔは現在地の気温［°Ｃ］、Ｔ０は標高０ｍにおける気温［°Ｃ］を示す。気圧算出部１５は、標高取得部１４より入力された標高情報および気温情報を、各々上記のｈおよびＴとして上式に代入してＰを算出する。
【００４０】
なおガス測定装置１が設置される室内は、一定温度となるように温度管理されているのが通常であり、また気温が測定値に与える影響は気圧と比較して小さいと考えられる場合には、上式においてＴは室温（例えば２５°Ｃ）の定数としてもよい。この場合、データベース３１における平均気温のデータを省略することができる。
【００４１】
気圧算出部１５により算出されたガス測定装置１の設置場所における気圧の値は、補正部１３に入力される。補正部１３は、測定部１２の濃度算出部２４より入力された二酸化炭素ガス濃度（または分圧）の測定値を、気圧算出部１５より入力された気圧の算出値に基づいて補正する。濃度または分圧の測定値を気圧に基づいて補正する方法は被測定ガス及び測定方法（原理や構造）により様々であるので、従来より採用されている手法を用いればよく、詳細な説明は省略する。
【００４２】
補正部１３は補正した二酸化炭素ガス濃度（または分圧）の測定値を表示部１８に出力する。表示部１８では、補正した測定値を測定者が視認できるように表示する。このとき当該補正された測定値から、ＳＴＰＤ（Standard Temperature, Pressure and Dry）、ＢＴＰＳ（Body Temperature and Pressure, Saturated with water vapor）、ＡＴＰＳ（Ambient Temperature and Pressure, Saturated with water vapor）といった規格化された表示方法への換算を行ない、換算された値を表示するようにしてもよい。
【００４３】
以上説明したように、ユーザがガス測定装置１の設置時において設置場所の住所や郵便番号といった地理的位置情報を入力するのみで、予め記憶されたデータベース３１から少なくとも当該設置場所の標高情報が取得され、当該標高情報に基づいて二酸化炭素ガス濃度または分圧の測定値が補正される。したがって気圧センサのような測定装置を追加装備することなく、得られた正確な測定値から被測定者の状態を的確に把握することができる。
【００４４】
次に図４を参照しつつ本発明の第２の実施形態に係るガス測定装置１Ａについて説明する。第１の実施形態と実質的に同一または同様の構成には同一の参照番号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。
【００４５】
本実施形態のガス測定装置１Ａは、標高取得部１４ＡがＧＰＳ装置４１を備えている点において第１の実施形態のガス測定装置１と異なる。
【００４６】
ガス測定装置１Ａの設置に際して、ユーザが標高取得処理を起動すると、標高取得部１４Ａが備えるＧＰＳ装置４１がＧＰＳ衛星からの電波を受信する。ＧＰＳ装置４１は、受信した電波からガス測定装置１Ａの地理的位置（緯度、経度、および標高）を特定する。ＧＰＳ衛星から受信した電波から現在位置を特定する方法については公知であるため、詳細な説明を省略する。
【００４７】
標高取得部１４Ａは、ＧＰＳ装置４１を通じて特定したガス測定装置１Ａの設置場所における標高の値を、標高情報として気圧算出部１５に出力する。気圧算出部１５は、第１の実施形態と同様にして（１）式を用い、当該設置場所における気圧の値を算出する。ここで現在地における気温Ｔの値は、定数（室温）とする。
【００４８】
補正部１３は、測定部１２の濃度算出部２４より入力された二酸化炭素ガス濃度（または分圧）の測定値を、気圧算出部１５より入力された気圧の算出値に基づいて補正する。
【００４９】
本実施形態の構成によれば、標高取得部１４ＡがＧＰＳ装置４１を通じて標高情報を自動的に取得し、当該標高情報に基づいて測定値を補正するため、気圧センサのような測定装置を追加装備することなく、得られた正確な測定値から被測定者の状態を的確に把握することができる。
【００５０】
また第１の実施形態のように地理的位置情報と標高情報の対応を示すデータベース３１を予め用意する必要がない。ユーザによる地理的位置情報の入力も省略することができるため、標高情報の取得および測定値の補正をより簡易に遂行することができる。
【００５１】
次に図５を参照しつつ本発明の第３の実施形態に係るガス測定装置１Ｂについて説明する。前述の実施形態と実質的に同一または同様の構成には同一の参照番号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。
【００５２】
本実施形態のガス測定装置１Ｂは、外部に設置されたＧＰＳ装置４１と通信可能な通信部４２を標高取得部１４Ｂが備えている点において第２の実施形態のガス測定装置１Ａと異なる。
【００５３】
ガス測定装置１Ｂの設置に際して、ユーザが標高取得処理を起動すると、標高取得部１４Ｂが備える通信部４２が、ガス測定装置１Ｂの外部に設置されたＧＰＳ装置４１に対して地理的位置情報の取得を指示する。
【００５４】
ＧＰＳ装置４１は、ＧＰＳ衛星からの受信した電波に基づいてガス測定装置１Ｂの地理的位置（緯度、経度、および標高）を特定する。通信部４２は、特定されたガス測定装置１Ｂの地理的位置情報をＧＰＳ装置４１から受信する。
【００５５】
標高取得部１４Ｂは、ＧＰＳ装置４１を通じて特定したガス測定装置１Ｂの設置場所における標高の値を、標高情報として気圧算出部１５に出力する。気圧算出部１５は、第１の実施形態と同様にして（１）式を用い、当該設置場所における気圧の値を算出する。ここで現在地における気温Ｔの値は、定数（室温）とする。
【００５６】
補正部１３は、測定部１２の濃度算出部２４より入力された二酸化炭素ガス濃度（または分圧）の測定値を、気圧算出部１５より入力された気圧の算出値に基づいて補正する。
【００５７】
本実施形態の構成によれば、標高取得部１４Ｂが外部のＧＰＳ装置４１を通じて標高情報を自動的に取得し、当該標高情報に基づいて測定値を補正するため、気圧センサのような測定装置を追加装備することなく、得られた正確な測定値から被測定者の状態を的確に把握することができる。
【００５８】
また第１の実施形態のように地理的位置情報と標高情報の対応を示すデータベース３１を予め用意する必要がない。ユーザによる地理的位置情報の入力も省略することができるため、標高情報の取得および測定値の補正をより簡易に遂行することができる。
【００５９】
さらに本実施形態の構成によれば、各々が通信部４２を備える複数のガス測定装置１Ｂが、外部に設置した単一のＧＰＳ装置４１を共有することができる。各測定装置はＧＰＳ装置４１を内蔵する必要がないため、コストの抑制に資する。
【００６０】
次に図６を参照しつつ本発明の第４の実施形態に係るガス測定装置１Ｃについて説明する。前述の実施形態と実質的に同一または同様の構成には同一の参照番号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。
【００６１】
本実施形態のガス測定装置１Ｃは、ＧＰＳ装置４１Ａを備える標高取得部１４Ｃがデータベース３１を備える記憶部１７と通信可能に接続されている点において、第１の実施形態のガス測定装置１と異なる。
【００６２】
ガス測定装置１Ｃの設置に際して、ユーザが標高取得処理を起動すると、標高取得部１４Ｃが備えるＧＰＳ装置４１ＡがＧＰＳ衛星からの電波を受信する。ＧＰＳ装置４１Ａは、受信した電波からガス測定装置１Ｃの地理的位置（緯度および経度）を特定する。
【００６３】
標高取得部１４Ｃは、ＧＰＳ装置４１Ａを通じて特定したガス測定装置１Ｃの設置場所における緯度と経度の値を、地理的位置情報として記憶部１７に出力する。
【００６４】
記憶部１７に標高取得部１４Ｃから地理的位置情報が入力されると、図示しない制御部がデータベース３１内を検索し、当該地理的位置情報に対応する地理的位置を選択する。制御部は、選択された地理的位置に対応する標高および平均気温を、標高情報および気温情報として記憶部１７から標高取得部１４Ｃへ出力させる。
【００６５】
例えば緯度Ｘ経度Ｙという値に対応する地理的位置が図３におけるＬｎとして選択されると、Ｌｎに対応する標高情報Ｈｎ（例えば標高９００ｍ）および気温情報Ｔｎ（例えば２０°Ｃ）が記憶部１７から標高取得部１４Ｃへ出力される。
【００６６】
標高取得部１４Ｃは、記憶部１７から取得した標高情報および気温情報を気圧算出部１５へ出力する。気圧算出部１５は、第１の実施形態と同様にして（１）式を用い、当該設置場所における気圧の値を算出する。ここで（１）式における現在地の気温Ｔの値を定数（室温）とし、データベース３１において平均気温のデータを省略してもよい。
【００６７】
補正部１３は、測定部１２の濃度算出部２４より入力された二酸化炭素ガス濃度（または分圧）の測定値を、気圧算出部１５より入力された気圧の算出値に基づいて補正する。
【００６８】
本実施形態の構成によれば、標高取得部１４ＣがＧＰＳ装置４１Ａを通じて地理的情報を自動的に取得し、予め記憶されたデータベース３１から少なくとも当該設置場所の標高情報が取得され、当該標高情報に基づいて二酸化炭素ガス濃度または分圧の測定値が補正される。したがって気圧センサのような測定装置を追加装備することなく、得られた正確な測定値から被測定者の状態を的確に把握することができる。
【００６９】
またユーザによる地理的位置情報の入力も省略することができるため、標高情報の取得および測定値の補正をより簡易に遂行することができる。
【００７０】
さらに少なくとも緯度と経度の二次元情報を取得できればよいため、三次元情報を取得するＧＰＳ装置４１と比較して安価にＧＰＳ装置４１Ａを構成することができる。
【００７１】
標高取得部１４Ｃは、図５に示した第３の実施形態に係るガス測定装置１Ｂのように、通信部４２を備える標高取得部１４Ｂで置き換えることができる。この場合、通信部４２が外部に設置されたＧＰＳ装置４１Ａからガス測定装置１Ｃの設置場所に係る地理的位置情報を取得し、当該地理的位置情報に基づいてデータベース３１が検索されることとなる。
【００７２】
上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００７３】
被測定ガスとしては、上記の二酸化炭素ガスに加え、酸素ガス、麻酔ガス、笑気ガス等を測定の対象としうる。所定パラメータは上記のガス濃度またはガス分圧に限られるものではない。少なくとも気圧の影響を受けるパラメータであれば、本発明の手法によって測定値の補正を行なうことができる。ガス濃度またはガス分圧以外のパラメータについて測定を行なう場合、測定部１２は当該パラメータを測定するための公知の構成で適宜置き換えうる。
【００７４】
上記の各実施形態においては、測定部１２にエアウェイ２１を含み、少なくとも発光素子２２と受光素子２３は、装置本体とは別体とされている。濃度算出部２４は、発光素子２２および受光素子２３と共にセンサユニットを構成してもよいし、補正部１３、標高取得部１４、および気圧算出部１５と共に装置本体に設けられてもよい。また補正部１３、標高取得部１４、および気圧算出部１５の少なくとも一つは、当該センサユニットに設けられる構成としてもよい。
【００７５】
上記の構成（いわゆるメインストリーム方式）に代えて、測定部１２を装置本体に内蔵し、被測定者に装着された呼吸回路から分岐させたチューブを通じて被測定者の呼気を測定部１２に導入する構成（いわゆるサイドストリーム方式）としてもよい。
【００７６】
入力部１６は装置の一部として構成する必要はない。例えばモニタ装置や汎用コンピュータを標高取得部１４と通信可能に接続することによって、当該モニタ装置や汎用コンピュータが備えるマンマシンインターフェースを通じて地理的位置情報の入力が可能である。
【００７７】
表示部１８は装置の一部として構成する必要はない。適宜のモニタ装置を補正部１３と通信可能に接続することによって、補正部１３が出力する補正後の測定値を測定者への表示に供することができる。モニタ装置は前述の規格化された表示方法への換算機能を備えていることが望ましいが、補正部１３が当該換算機能を備えている場合は、表示機能のみを備えるモニタ装置を用いることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１：ガス測定装置、１２：測定部、１３：補正部、１４：標高取得部、１５：気圧算出部、１７：記憶部、３１：データベース、４１：ＧＰＳ装置、４２：通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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